Bemeneti és kimeneti szűrők frekvenciaváltóhoz — cél, működési elv, csatlakozás, jellemzők

A frekvenciaváltók, mint sok más, 50 Hz frekvenciájú váltakozó árammal működő elektronikus átalakító, csak a készülékükön keresztül torzítják az elfogyasztott áram alakját: az áram nem lineárisan függ a feszültségtől, mivel az egyenirányító a bemeneten Az eszköz általában hagyományos, azaz ellenőrizhetetlen . Hasonlóképpen, a frekvenciaváltó kimeneti árama és feszültsége is különbözik torz formában, sok harmonikus jelenléte a PWM inverter működése miatt.

Ennek eredményeként a motor állórészének ilyen torz árammal történő rendszeres táplálása során a szigetelése gyorsabban öregszik, a csapágyak romlanak, a motor zaja nő, a tekercsek hő- és elektromos károsodásának valószínűsége. És a hálózatról történő tápellátáshoz frekvenciaváltó, ez az állapot mindig tele van olyan interferencia jelenlétével, amely károsíthatja az ugyanazon hálózatról táplált más berendezéseket.

A fent leírt problémák elkerülése érdekében a frekvenciaváltókba és motorokba további bemeneti és kimeneti szűrőket szerelnek fel, amelyek mind magát az elektromos hálózatot, mind a frekvenciaváltóval meghajtott motort megóvják a káros tényezőktől.

A bemeneti szűrőket úgy tervezték, hogy elnyomják az egyenirányító és a frekvenciaváltó PWM invertere által keltett zajt, ezáltal védik a hálózatot, a kimeneti szűrők pedig magát a motort védik a frekvenciaváltó PWM invertere által keltett zajtól. . A bemeneti szűrők fojtók és EMI szűrők, a kimeneti szűrők pedig közös módú szűrők, motorfojtók, szinuszszűrők és dU/dt szűrők.

Lineáris fojtó

A fojtótekercs a hálózat és a frekvenciaváltó között van fojtószelep vonal, egyfajta pufferként szolgál. A lineáris fojtótekercs nem engedi át a magasabb harmonikusokat (250, 350, 550 Hz és több) a frekvenciaváltóról a hálózatra, miközben magát az átalakítót védi a hálózat feszültségcsúcsaitól, a frekvenciaváltó tranziensei során fellépő áramlökésektől stb. .n.

Az ilyen fojtó feszültségesése körülbelül 2%, ami optimális a fojtó normál működéséhez egy frekvenciaváltóval kombinálva, anélkül, hogy a motor leállítása során a villamos energia regeneráló funkciója lenne.

Tehát a hálózati fojtótekercsek a hálózat és a frekvenciaváltó közé a következő feltételek mellett vannak telepítve: zaj jelenléte a hálózatban (különböző okokból); fáziskiegyensúlyozatlansággal; viszonylag erős (akár 10-szeres) transzformátor táplálása esetén; ha több frekvenciaváltót táplálnak egy forrásból; ha a KRM telepítés kondenzátorai a hálózatra vannak kötve.

A lineáris fojtó a következőket nyújtja:

• a frekvenciaváltó védelme túlfeszültséggel és fáziskiegyensúlyozatlansággal szemben;

• áramkörök védelme a motorban fellépő nagy rövidzárlati áramoktól;

• a frekvenciaváltó élettartamának meghosszabbítása.

EMP szűrő

Tekintettel arra, hogy a frekvenciaváltóval hajtott motor alapvetően változó terhelés, működése a hálózati feszültségben elkerülhetetlenül nagyfrekvenciás impulzusok megjelenésével, ingadozásokkal jár, amelyek hozzájárulnak a tápkábelek parazita elektromágneses sugárzásának kialakulásához. , különösen, ha ezek a kábelek jelentős hosszúságúak, mert az ilyen sugárzás károsíthatja a közelben lévő készülékeket.

Csak egy EMF szűrő szükséges a sugárzás megszüntetéséhez, hogy biztosítva legyen az elektromágneses kompatibilitás a sugárzásra érzékeny eszközökkel.

A háromfázisú elektromágneses sugárzási szűrőt úgy tervezték, hogy elnyomja a 150 kHz és 30 MHz közötti interferenciát a Faraday cella elve szerint. Az EMI-szűrőt a lehető legközelebb kell csatlakoztatni a frekvenciaváltó bemenetéhez, hogy a környező eszközök megbízható védelmet nyújtsanak minden PWM-interferencia ellen. Néha egy EMP szűrő már be van építve a frekvenciaváltóba.

DU / dt szűrő

Az úgynevezett dU / dt szűrő egy háromfázisú L-alakú aluláteresztő szűrő, amely induktorok és kondenzátorok áramköreiből áll. Az ilyen szűrőt motorfojtónak is nevezik, és gyakran egyáltalán nincs benne kondenzátor, és az induktivitás jelentős lesz. A szűrő paraméterei olyanok, hogy a frekvenciaváltó PWM inverter kapcsolóinak kapcsolási frekvenciája feletti frekvenciákon minden zavart elnyomnak.

Ha a szűrő tartalmaz kondenzátorok, akkor mindegyikük kapacitásértéke néhány tíz nanofaradon belül van, és induktivitás értékek — több száz mikrohenryig. Ennek eredményeként ez a szűrő 500 V / μs-ra csökkenti a csúcsfeszültséget és az impulzusokat a háromfázisú motor kapcsain, ami megóvja az állórész tekercseit a sérülésektől.

Tehát ha a hajtásban gyakori a visszatápláló fékezés, eredetileg nem frekvenciaváltóval való működésre tervezték, alacsony a szigetelési osztálya vagy rövid a motorkábel, nehéz üzemi környezetbe van beszerelve vagy 690 V-on használják, a dU / dt A szűrő ajánlott a frekvenciaváltó és a motor között.

Bár a frekvenciaváltóról a motorra táplált feszültség lehet bipoláris négyzetimpulzusok, nem pedig tiszta szinuszhullámok, a dU / dt szűrő (a kis kapacitásával és induktivitásával) úgy hat az áramra, hogy az szinte pontosan működik a tekercsmotorban szinuszos… Fontos megérteni, hogy ha a dU / dt szűrőt a névleges értékénél nagyobb frekvencián használja, a szűrő túlmelegszik, azaz szükségtelen veszteségeket hoz.

Szinuszszűrő (szinuszszűrő)

A szinuszos szűrő hasonló a motor fojtásához vagy a dU / dt szűrőhöz, de a különbség abban rejlik, hogy itt nagyok a kapacitások és az induktivitások, így a vágási frekvencia kevesebb, mint a fele a PWM inverteres kapcsolók kapcsolási frekvenciájának. Így a nagyfrekvenciás zavarok jobb simítása érhető el, és a motortekercseken lévő feszültség alakja és a bennük lévő áram alakja sokkal közelebb áll az ideális szinuszoshoz.

A szinuszos szűrőben lévő kondenzátorok kapacitását tíz és száz mikrofaradban, a tekercsek induktivitását mértékegységben és tíz milliméterben mérik. Ezért a szinuszszűrő nagy a hagyományos frekvenciaváltó méreteihez képest.

A szinuszszűrő alkalmazása lehetővé teszi, hogy olyan motort is frekvenciaváltóval együtt használjunk, amelyet eredetileg (a specifikáció szerint) a rossz szigetelés miatt nem frekvenciaváltós üzemre szántak. Ebben az esetben nem lesz fokozott zaj, a csapágyak gyors kopása, a tekercsek túlmelegedése nagyfrekvenciás áramokkal.

Lehetséges biztonságosan hosszú kábelt használni a motor és a frekvenciaváltó között, ha azok egymástól távol vannak, miközben kiküszöböli a kábelben az impulzusvisszaverődést, amely hőveszteséget okozhat a frekvenciaváltóban.

Tehát ajánlott szinuszszűrőt beépíteni olyan körülmények között, amikor:

• csökkenteni kell a zajt; ha a motor rossz szigetelésű;

• gyakori regeneratív fékezést tapasztal;

• agresszív környezetben dolgozik; 150 méternél hosszabb kábellel csatlakoztatva;

• hosszú ideig kell működnie karbantartás nélkül;

• a motor működése közben a feszültség lépésről lépésre növekszik;

• a motor névleges üzemi feszültsége 690 volt.

Emlékeztetni kell arra, hogy a szinuszos szűrő nem használható a névleges értékénél kisebb frekvenciával (a lefelé irányuló frekvencia legnagyobb megengedett eltérése 20%), ezért a frekvenciaváltó beállításainál be kell állítani a frekvencia határértékét. alatti frekvencia. A 70 Hz feletti frekvenciát pedig nagyon óvatosan kell használni, és az átalakító beállításainál lehetőség szerint előre be kell állítani a csatlakoztatott szinuszszűrő kapacitásának és induktivitásának értékeit.

Ne feledje, hogy maga a szűrő lehet zajos és észrevehető testet bocsát ki, mivel névleges terhelésnél is kb. 30 V esik le rá, ezért a szűrőt megfelelő hűtési körülmények között kell beszerelni.

Minden fojtótekercset és szűrőt sorba kell kötni a motorral a lehető legrövidebb árnyékolt kábellel. Tehát egy 7,5 kW-os motornál az árnyékolt kábel maximális hossza nem haladhatja meg a 2 métert.

Közös módú szűrő — Core

A közös módú szűrőket a nagyfrekvenciás zaj elnyomására tervezték. Ez a szűrő egy ferritgyűrűn (pontosabban oválison) lévő differenciáltranszformátor, amelynek tekercselése közvetlenül a motort a frekvenciaváltóval összekötő háromfázisú vezetékek.

Ez a szűrő a motor csapágyainak kisülései által generált összáram csökkentésére szolgál. Ennek eredményeként a közös módú szűrő csökkenti a motorkábel lehetséges elektromágneses kibocsátását, különösen, ha a kábel nincs árnyékolva. A három fázisvezető áthalad a magablakon, és a védőföldelő vezeték kívül marad.

A mag egy bilinccsel van rögzítve a kábelhez, hogy megvédje a ferritet a ferritre ható rezgések káros hatásaitól (a ferrit mag rezeg a motor működése közben). A szűrőt legjobban a frekvenciaváltó csatlakozóoldalán lévő kábelre szerelni. Ha a mag működés közben több mint 70 ° C-ra melegszik, ez a ferrit telítettségét jelzi, ami azt jelenti, hogy magokat kell hozzáadni vagy le kell rövidíteni a kábelt. Jobb, ha több párhuzamos háromfázisú kábelt saját maggal szerelnek fel.